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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Auslenkung x[mm] 1,8 1,5

Auslenkung x[mm] 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 ‐2E‐15 5. Verifikation der Lebensdauer Aktorkennlinie SR1 0 0,2 0,4 Spulenstrom I[A] 0,6 Abbildung 5-13: Änderung des Aktorwirkungsgrades SR1 während des 40Hz Betriebs Aufgrund des schleichenden Eintretens nach einer Testdauer von ca. 5 Monaten könnten hierbei Alterungsprozesse als Ursache vermutet werden. Dies kann jedoch ausgeschlossen werden, da für Neodym eine alterungsbedingte Degradationsrate von nur 1%/100Jahren angegeben wird [8]. Ein weiterer Mechanismus, der zur zeitabhängigen Degradierung von Permanentmagneten führt, sind verschiedene korrosive Reaktionen des Magnetmaterials mit der Umgebung. Da der Magnet jedoch mit einer Beschichtung zum Schutz vor Korrosionsprozessen versehen ist, können diese aufgrund von Herstellerangaben ausgeschlossen werden [9]. Somit kann das Verhalten wiederum auf die Einwirkung von Temperatur und externen Feldern zurückzuführt werden, wie in Kap. 6.2.2 untersucht wird, da sie die wesentlichsten Mechanismen darstellen, die zu Verlusten der Aufmagnetisierung und damit einer Einschränkung der elektromagnetischen Krafterzeugung führen. 34 Δ=‐5.46% SR1 Strom [A]vor dem Test SR1 Strom [A] nach 377Mio Zyklen

6. Verifikation des Regelungssystems 6. Verifikation des Regelungssystems 6.1. Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens Das regelungstechnische Äquivalent zur Beschreibung der Vorgänge im MSTS, wie in Abbildung 6-1 dargestellt, besteht aus einem Führungsgrößenformer und einem kaskadierten Regelkreis. Dieser setzt sich aus einer inneren Schleife, dem Stromregelkreis mit der Aktorik als Regelstrecke sowie einer äußeren Schleife, dem Positionsregelkreis, zusammen. Die Regelstrecke der äußeren Schleife stellt dabei die innere Schleife zusammen mit dem mechanischen Anteil des Shutters dar. Abbildung 6-1: Signalflussplan des Regelungssystems Am Eingang des Regelkreises wird der zeitliche Ablauf der Positionierzyklen in Form von digitalen Schaltpulsen vorgegeben. Diese müssen zunächst auf den oberen und unteren Spannungspegel des Positionssensorsignals konditioniert werden. Hierzu werden die Pegel durch einen analogen Sollwertformer begrenzt und optional mit einem Vorfilter Tiefpass gefiltert. Dieser wird zunächst nicht berücksichtigt, da er durch die Verzögerung der Führungsgröße das Regelverhalten des Shutters verlangsamt. Die gebildete Stellgröße des äußeren Reglers wird dem inneren Regelkreis zugeführt. Durch die Rückstellkraft der Feder wird über den Aktormagneten zwar eine Rückwirkung auf den inneren Regelkreis durch Gegeninduktion in der Maxwellspule erzeugt. Da dieser praktisch vernachlässigbar ist, wird er im Folgenden nicht mehr berücksichtigt. Die einzelnen Subsysteme von Positionsregelkreis und Stromregelkreis werden nun zunächst getrennt untersucht, wofür folgende Gründe besonders ausschlaggebend sind: 35

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